Hoy en día, casi toda la información almacenada en discos duros o servidores en la nube se graba en medios magnéticos. porque no es volátil (es decir, retiene la información cuando se apaga) y es barato. Para dispositivos portátiles como teléfonos móviles y tabletas, Se utilizan otras formas de memoria no magnética porque la tecnología basada en el magnetismo no es práctica y no es energéticamente eficiente. En una era de almacenamiento masivo de datos y dispositivos portátiles que recopilan y procesan información, la búsqueda está activa para encontrar más pequeños, más rápido, formas más económicas y energéticamente eficientes, tanto de procesar como de almacenar cantidades cada vez mayores de datos.

En el curso de su investigación sobre el uso de paredes de dominio magnético (regiones locales de "carga" magnética generalmente impulsadas por campos magnéticos) para aumentar nuestra capacidad de almacenamiento de información y procesamiento lógico, Los físicos de la Universidad de Nottingham han descubierto un fenómeno que les ha permitido "manipular" la estructura de una pared de dominio magnético.

La investigación realizada por investigadores del Grupo de Espintrónica de la Facultad de Física y Astronomía, en colaboración con la Universidad de York, ha sido publicado en la revista de acceso abierto Informes científicos ( Informes científicos 7, Número de artículo:7613 (2017) DOI:10.1038 / s41598-017-07944-9). Podría proporcionar una ruta para crear una nueva clase de tecnología de almacenamiento y procesamiento de información no volátil.

Dr. Andrew Rushforth, de la Facultad de Física y Astronomía, dijo:"En el camino hacia cada vez más miniaturizado, dispositivos portables, la necesidad de almacenar y procesar información con bajo consumo de energía se está convirtiendo en un tema crítico. Los conceptos para el almacenamiento de información y el procesamiento lógico basados ​​en paredes de dominio magnético tienen un gran potencial para su implementación en las tecnologías de la información y las comunicaciones futuras ".

Medios magnéticos

El principal beneficio de usar el magnetismo es el hecho de que el estado magnético permanece estable cuando se quita la energía del dispositivo. permitiendo el almacenamiento no volátil de información. Por el contrario, La mayoría de los procesadores y chips de memoria de acceso aleatorio (RAM) almacenan información utilizando carga eléctrica que es rápida, pero se disipa cuando el dispositivo se apaga.

La memoria magnética de acceso aleatorio (MRAM) es una forma prometedora de RAM no volátil basada en el magnetismo que recientemente ha encontrado aplicaciones en algunos nichos de mercado. En MRAM, la información se escribe utilizando corriente eléctrica que genera calor y campos magnéticos extraviados.

Hasta la fecha no existen tecnologías que utilicen el magnetismo para procesar información.

Aprovechar el magnetismo para procesar y almacenar información

Una solución a estos problemas puede residir en el uso de paredes de dominio magnético. Se forma una pared de dominio magnético en un cable magnético y separa las regiones donde la magnetización apunta en direcciones opuestas. Bajo ciertas condiciones, consiste en una región en la que la magnetización gira alrededor de un núcleo de vórtice central, que apunta hacia adentro o hacia afuera del cable.

Una analogía sería la forma en que el agua gira alrededor de un núcleo de vórtice a medida que se drena por un orificio de tapón. El sentido de rotación de la magnetización en la pared del vórtice (su quiralidad) puede ser en sentido horario o antihorario. Ha habido propuestas para utilizar la quiralidad tanto para almacenar como para procesar información. El problema es encontrar una forma de manipular la pared del dominio del vórtice.

Anteriormente se ha demostrado que la quiralidad se puede manipular aplicando campos magnéticos a geometrías de nanocables complicadas, pero el uso de campos magnéticos es un desperdicio de energía y limita la capacidad de abordar las paredes de los dominios individuales de forma selectiva.

Un descubrimiento sorprendente

Los investigadores han descubierto una forma de controlar la quiralidad de la pared del dominio del vórtice mediante un campo eléctrico.

El Dr. Rushforth dijo:"No nos propusimos cambiar la quiralidad de las paredes del dominio. En realidad, estábamos tratando de ver si podíamos hacer que se movieran. Cuando notamos que la quiralidad estaba cambiando, estábamos bastante sorprendidos, pero nos dimos cuenta de que era un efecto interesante y novedoso que potencialmente podría tener aplicaciones importantes. Luego tuvimos que volver a la oficina y realizar cálculos micromagnéticos para comprender por qué y cómo ocurre el fenómeno ".

El equipo utilizó la tensión inducida por un campo eléctrico aplicado a un material piezoeléctrico (que se deforma mecánicamente en respuesta a un campo eléctrico) para manipular la quiralidad de la pared del dominio.

El conocimiento se encuentra en una etapa temprana. Hasta ahora no ha sido obvio cómo se pueden controlar las paredes del dominio magnético de manera reversible y predecible utilizando campos eléctricos. Esta investigación ayuda a resolver ese problema, pero quedan cuestiones prácticas por abordar.

La siguiente etapa del trabajo será investigar cómo el cambio de quiralidad depende de las propiedades del material y la geometría y dimensiones del cable magnético.

La Universidad de Nottingham ha presentado una solicitud de patente para un dispositivo de memoria basado en el efecto.